رصد الفلكيون ثقبًا أسود كتلة شمسية بقيمة 40 مليارًا في مجموعة المجرات Abell 85. لقد وجدوا العملاق باستخدام الملاحظات الطيفية باستخدام التلسكوب الكبير جدًا (VLT.) لا يوجد سوى عدد قليل من قياسات الكتلة المباشرة للثقوب السوداء ، وعلى بعد حوالي 700 مليون سنة ضوئية من الأرض ، هذا هو أبعد مسافة.
داخل مجموعة Abell 85 تقع Holm 15A ، المجرة العنقودية الأكثر سطوعًا (BCG.) وهذا يعني أنها المجرة الأكثر سطوعًا في مجموعة Abell 85. مركز Holm 15A منتشر وخافت للغاية ، على الرغم من أن المجرة نفسها مضيئة للغاية ، ولها كتلة مرئية من النجوم يبلغ مجموعها تريليوني كتلة شمسية. لفت هذا التناقض الواضح أنظار الباحثين في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض (MPE) ومرصد جامعة ميونيخ (USM.)
قاد الدراسة الجديدة عالم MPE Jens Thomas. المنطقة المركزية المنتشرة في Holm 15A تكاد تكون كبيرة مثل سحابة Magellanic الكبيرة ، ويعتقد توماس وعلماء الفلك الآخرون أن هذا كان دليلاً على وجود ثقب أسود ضخم للغاية. استخدم الفريق بيانات من مطياف MUSE على VLT ومرصد USM Wendelstein لدراسة هذه المنطقة الشاسعة المنتشرة.
في بيان صحفي ، قال توماس: "لا يوجد سوى بضع عشرات من قياسات الكتلة المباشرة للثقوب السوداء الهائلة ، ولم يتم تجربتها من قبل على مثل هذه المسافة. ولكن لدينا بالفعل فكرة عن حجم الثقب الأسود في هذه المجرة بالذات ، لذلك جربناه. "
سمحت البيانات من التلسكوبين للفريق بإجراء تقدير الكتلة بناءً على الحركات النجمية حول قلب المجرة مباشرة. عندما كانت البيانات ، تم الكشف عن الثقب الأسود الهائل الذي يبلغ 40 مليار كتلة شمسية ، مما يجعله أكبر ثقب أسود في الكون المعروف.
قال روبرتو ساغليا ، كبير العلماء في MPE ومحاضر في LMU: "هذا أكبر عدة مرات مما هو متوقع من القياسات غير المباشرة ، مثل الكتلة النجمية أو تشتت سرعة النجوم".
يتمتع مركز Holm 15A بسطوع سطحي منخفض ومنتشر للغاية. إنه أكثر خفوتًا بكثير من المجرات الإهليلجية الأخرى. هذا دليل على أن العديد من النجوم قد طردت من المركز خلال عمليات الدمج التي خلقت هذا العملاق. ساعد طالب الدكتوراه LMU Kianusch Mehrgan في تحليل بعض البيانات في هذه الدراسة. في نفس الخبر الصحفي ، قال مهرغان "إن المظهر الجانبي للضوء في النواة الداخلية مسطح أيضًا. وهذا يعني أن معظم النجوم في المركز لابد أنها طُردت بسبب التفاعلات في عمليات الاندماج السابقة. "
Holm 15A هو مجرة من النوع المبكر ، أو ETG. من وجهة النظر المقبولة على نطاق واسع ، تتشكل نوى هذه الأنواع من المجرات الضخمة بسبب عملية تسمى "تجوب القلب". عندما تندمج مجرتان ، تندمج الثقوب السوداء أيضًا. كل هذه التفاعلات التثاقلية لها تأثير مقلاع على النجوم ، تطردها من النوى. مع عدم وجود غاز في القلب ، لا يمكن أن تتشكل نجوم جديدة ، مما يؤدي إلى هذا النوع من النضوب المستنفد.
في الواقع ، يشير ملف تعريف الضوء لـ Holm 15A إلى أن المجرتين البيضاويتين اللتين اندمجتا بالفعل قد استنزفتا النوى من عمليات الاندماج السابقة. لذا فإن هذا اللب الضخم المنضب والمنتشر كان دليلاً على وجود ثقب أسود هائل في المركز.
قال جينس توماس ، الذي قدم أيضًا النماذج الديناميكية: "أحدث جيل من المحاكاة الحاسوبية لعمليات اندماج المجرات أعطانا تنبؤات تتطابق بالفعل مع الخصائص المرصودة جيدًا". "تتضمن هذه المحاكاة التفاعلات بين النجوم وثقب الثقب الأسود ، ولكن المكون الحاسم هو مجرتان بيضاويتان استنزفتا بالفعل نوى. وهذا يعني أن شكل ملف تعريف الضوء ومسارات النجوم تحتوي على معلومات أثرية قيمة حول الظروف المحددة لتكوين اللب في هذه المجرة - بالإضافة إلى المجرات الضخمة الأخرى. "
يمكن أن تؤدي العلاقة بين ملف تعريف الضوء وكتلة الثقب الأسود إلى فهم أفضل للثقوب السوداء ، وطريقة جديدة لقياس كتلتها.
معظم الثقوب السوداء الهائلة بعيدة جدًا عن القياس مباشرة. لكن هذا البحث يشير إلى علاقة جديدة بين السطوع والكتلة. في كل مرة يندمج فيها ثقبان أسودان ، تزداد الكتلة ، ولكن يتم طرد النجوم ويصبح قلب المجرة أكثر خفوتًا ، بافتراض وجود نقص في الغاز لتكوين نجم جديد.
ينوي الفريق مواصلة تطوير نموذجهم ، وقد يمتد أبعد من مجرد قياس كتلة الثقوب السوداء. في ورقتهم يقولون: "تشير نتائجنا إلى أن الشكل الدقيق لملف الضوء المركزي بالإضافة إلى تفاصيل توزيع المدارات النجمية في المركز تحتوي على معلومات قيمة حول تاريخ دمج المجرات الضخمة جدًا."
يتم تحديد كتلة معظم الثقوب السوداء بقياس حركة النجوم القريبة من مركز المجرة. في المجرات البعيدة جدا ، لا يمكن تحديد حركات تلك النجوم. لكن هذه العلاقة الجديدة بين الضوء والكتلة يمكن أن تشكل الأساس لقياس كتلة الثقوب السوداء البعيدة. كما يقول المؤلفون في ورقتهم ، "في المجرات الأساسية ، تتجمع كتل الثقب الأسود بشكل عكسي مع السطوع النجمية المركزية وكثافة الكتلة النجمية المركزية - بما في ذلك هولم 15 أ. نظهر هذا الارتباط هنا لأول مرة ".
إذا استمر هذا الارتباط ، فقد يكون الأمر مجرد مسألة وقت قبل أن يتم خلع هذا الثقب الأسود الذي يبلغ 40 مليار كتلة شمسية ، ويحل محله ثقب أسود أكبر وأكثر ضخامة.
أكثر:
- بيان صحفي: الوزن الثقيل في قلب المجرة المركزية Abell 85
- ورقة بحثية: ثقب أسود ضخم يحتوي على 40 مليار برميل في المحور الأساسي لـ HOLM 15A ، المجرة المركزية لـ ABELL 85
- فيديو مجلة الفضاء: الثقوب السوداء الهائلة أم مجراتها؟ الذي جاء أولا؟
